利用TEM鑒定爽身粉中石棉方法的研究*

李德輝，陳永康

（上海市計量測試技術研究院,上海 201203）

滑石、金云母、粘土、白云石、淡斜綠泥石等礦物是化妝品中常用的輔料，這些礦物形成過程中常常伴生有石棉[1]，如閃石石棉是滑石中最常見的礦物之一。石棉進入人體或與皮膚直接接觸，將會影響人們的身體健康[2]。歐美及日韓對進出口產品中石棉含量都有嚴格的規定，并制定了相應的標準。2009年4月，國家食品藥品監督管理局組織國內專家制定了我國《粉狀化妝品及其原料中石棉測定方法》的暫行標準，這對有效準確地鑒定化妝品中的石棉纖維，提高化妝品的品質，保障人們不受石棉侵害都具有重要意義。

石棉屬于硅酸鹽類，是一種可剝分為柔韌細長纖維的硅酸鹽礦物，按其成分和內部結構，通常分為蛇紋石石棉和角閃石石棉兩大類。蛇紋石石棉也稱溫石棉；角閃石石棉由于含有鈉、鈣、鎂和鐵，按成分不同，有青石棉、鐵石棉、直閃石石棉、透閃石石棉、陽起石石棉等。石棉測試方法很多，由于石棉出現的環境不同，評價目的不同，選擇的方法也不同，因此，目前尚沒有哪一種常規測試可以解決全部問題[3，4]。只有不同方法相結合才能保證檢測的有效性和準確性。多數國家對高含量（質量分數＞5%）的石棉采用X射線衍射分析法進行分析；但對低含量（質量分數1%～5%）和微量含量（質量分數＜1%）的石棉檢測迄今為止沒有統一的、合適的分析方法[5，6]。

透射電鏡具有更高的分辨率,可準確鑒定粉狀化妝品中石棉的形貌和存在類型，是國外石棉鑒定標準中使用最多的方法[7]。特別是對于大氣粉塵、水體中的石棉檢測，電鏡法十分有效。

本文選擇透射電子顯微鏡研究爽身粉中石棉的形貌及存在類型。

1 實驗部分

爽身粉中含有少量的有機酸、酯等成分，利用X射線衍射測定時為避免有機成分的影響必須預先進行灰化處理，這會使得部分石棉結構水的消失，導致測試的不確定[8]。實驗選取某品牌的爽身粉，秤取2.5g爽身粉粉體并用適量酒精分散，經超聲分散2min后滴定于銅網上，晾干后置于透射電子顯微鏡樣品臺上進行觀察。所用透射電子顯微鏡為 FEI生產，型號為：TECNAI G2 S-TWIN F20，加速電壓為200kV。

2 結果與討論

2.1 透射電子顯微鏡分析

石棉屬于纖維狀礦物，纖維狀是指縱橫徑之比大于3∶1的粉塵，在透射電子顯微鏡中，不同種類石棉具有一定的選區電子衍射圖譜。由選區衍射圖譜可以得到石棉的衍射譜幾何特征（表1），從而進行物相分析。在實際鑒定過程中，不同產地、不同礦床的滑石，其陽離子置換位置與置換程度不同，可能會導致電子衍射圖譜的位移變化。

閃石類石棉結構類型和衍射圖譜差異較大,根據選區電子衍射圖譜即可輕易判斷，但考慮到不同礦區閃石類石棉晶胞畸變導致衍射圖譜的位移和儀器測量誤差，故判斷范圍適當擴展。蛇紋石和角閃石礦物本身可有纖維結構或非纖維結構兩種，有纖維結構的蛇紋石和角閃石才稱為石棉，且纖維狀蛇紋石石棉與綠泥石成分相近，因此，常規準確鑒定樣品中是否含有石棉，需采用偏光顯微鏡和X射線衍射相結合的方法，但對于極為微小的石棉偏光顯微鏡就顯得無能為力。透射電子顯微鏡恰恰彌補了常規檢測中遇到的問題，根據石棉的形貌、電子衍射圖譜和能譜結果，可精確確定石棉的結構類型和晶格常數，從而判斷爽身粉中是否含有石棉。

表1 各種石棉常見衍射譜的幾何特征Tab.1 Geometrical characteristics of diffraction spectrometer for different asbestos

2.2 透射電鏡實驗結果

在透射電子顯微鏡下對選取樣品進行觀察，結果發現該爽身粉中有纖維狀礦物（圖1.a）。選取典型礦物攝取選區電子衍射譜（圖1.b）和EDS譜（圖1.c），將選區電子衍射圖譜與相應的典型衍射圖譜對照，結果顯示所選爽身粉中的石棉為透閃石（Ca2Mg5Si8O22（OH）2，Monoclinic，a=9.863nm，b=18.04nm，c=5.285nm，β=104.79）。由礦物的EDS結果，可以確定礦物中Ca∶Mg∶Si元素的原子比約為1∶1.89∶3.56，與透閃石的成分接近，證明該爽身粉中存在透閃石，這與攝取的選區電子衍射圖譜的結果完全一致。兩種測試結果均證實該爽身粉中存在透閃石，表明該爽身粉中含有石棉組分。

圖1 某品牌爽身粉中石棉形貌,選區電子衍射譜及EDS譜Fig.1 TEM bright-field image(a),SAED pattern(b,parallel to the 101 zone axes)and EDS(c)of asbestos in toilet powder

3 結語

利用透射電鏡研究了粉狀化妝品中纖維狀礦物的選區電子衍射譜和EDS譜，得出礦物的晶格常數和元素組成，通過與石棉參數比對，確認其是否為纖維狀石棉。總之，利用透射電子顯微鏡可以判斷爽身粉中石棉的存在，并可精確判斷石棉存在類型。該方法科學、準確、快速有效，可用于爽身粉中石棉的鑒定。

［1］馮惠敏，楊怡華.化妝品中石棉含量檢測方法［J］.中國非金屬礦工業導刊,2009,（3）:26-30.

［2］曲桂珍.X射線衍射法測定空氣中溫石棉的方法［J］.工業衛生與職業病,2002,28（1）:42-43.

［3］Thomas Schneider,Laurie S,TDavies.Development of a method for the determination of low contents of asbestos fibre in bulk material［J］.Analyst,1998,123:1393-1400.

［4］James R Millentte,Bryyan R.Bbandli.Asbestos identifiacation using availablestandardmethods［J］.Microscope，2005，l53（4）：179-185.

［5］張梅，高孝禮，黃光明，封亞輝.微量石棉的X射線衍射定量檢測［J］.巖礦測試，2010，29（3）：309-312.

［6］陳永康，李德輝.化妝品中石棉檢測方法的研究［J］.化學工程師，2010，（9）：22-25.

［7］Clark P J,Brackett KA,Wheeles R K.Method for analysis ofcarpet samples for asbestos［J］；Determination ofasbestos in cosmetic products by X-ray diffractometer［R］.Tokyo:Metropolitan Institute of Public Health Annual Report,2006.Environmental Choices Technical Supplement,1993,（2）：14-19；30.

［8］馮惠敏，蘇昭冰，王勇華，朱英.化妝品中石棉檢測試樣處理方法研究［J］.中國非金屬礦工業導刊，2009，（5）:31-33；49.